PORTO FOLIO

tugas 1 : struktur

STRUCTURAL APPROACH in DESIGN of STRUCTURAL APPROACH in DESIGN of Sydney Opera House

DOSEN :

Ir. RULLAN NIRWANSYAH, MT.

Ir. SYAIFUDDIN ZUHRI, MT.

PORTO FOLIO

struktur bangunan

STRUCTURAL APPROACH in DESIGN of STRUCTURAL APPROACH in DESIGN of Sydney Opera House

MAHASISWA :

RONALDO (001010001)

The Sydney Opera House di Sydney, New South Wales, Australia

satu bangunan abad ke-20 yang paling

Lokasi berada Terletak di Bennelong Point

sebelah selatan dan dekat dengan Harbour

Fungsi bangunan sebagai tempat pertunjukkan

yang terkenal di dunia. yang terkenal di dunia.

Luas site sebesar 1.8 hectares (4.4 acres) of land

panjang 183 m (600 ft) dan lebar 120

Mempunyai 2 ruang dengan kapasitas

sayap barat) dan ruang joan sutherland

venue yang lebih kecil (the drama theatre, the play house,

Sydney, New South Wales, Australia adalah salah

20 yang paling khas dan terkenal. Arsitek Jrn Utzon

Bennelong Point di Sydney Harbour, dengan taman

Harbour Sydney Bridge yang monumental.

pertunjukkan seni (opera), balet dan teater

acres) of land dan ukuran bangunan dengan

120 m (394 ft).

kapasitas besar, yakni ruang concert hall (shells

sutherland theatre (shells sayap timur), serta

(the drama theatre, the play house, dan studio).

Permukaan cangkang

adalah permukaan yang

permukaan translasional

atas kurva bidang lainnya

CANGKANG :

STRUKTUR

atas kurva bidang lainnya

Permukaan yang dibentuk

dua kurva bidang (permukaan

bentuk yang merupakan

cangkang dapat mempunyai bentuk sembarang. Bentuk yang umum

yang berasal dari kurva yang diputar terhadap satu sumbu,

translasional yang dibentuk dengan menggeserkan kurva bidang di

lainnya (misalnya , permukaan parabola eliptik dan silindris),

CANGKANG : DASAR-DASAR

STRUKTUR SHELL

Sebagai akibat cara elemen struktur ini memikul beban

bidang (terutama dengan cara tarik dan tekan),

Struktur cangkang dapat sangat tipis dan mempunyai

yang relatif besar. Perbandingan bentang tebal sebesar

500 saja digunakan, misalnya tebal 3 in. (8 cm) mungkin

digunakan untuk kubah yang berbentang 100 sampai

(30 sampai 38 m).

lainnya (misalnya , permukaan parabola eliptik dan silindris),

dibentuk dengan menggeserkan dua ujung segmen garis pada

permukaan hiperbolik paraboloid dan kinoid), dan berbagai

merupakan kombinasi dari yang telah disebutkan diatas.

(30 sampai 38 m).

Cangkang setipis ini menggunakan material yang relatif

dikembangkan, misalnya beton bertulang yang didesain

khusus untuk membuat permukaan cangkang.

Bentuk-bentuk 3 dimensional lain, misalnya kubah pasangan

(bata), mempunyai ketebalan lebih besar, dan tidak dapat

dikelompokkan struktur yang hanya memikul tegangan

Joedicke, 1963), struktur shell adalah plat yang melengkung

ke satu arah atau lebih yang tebalnya jauh lebih kecil daripada

bentangnya.

Schodecik, 1998), shell atau cangkang adalah bentuk

structural tiga dimensional yang kaku dan tipis yang

mempunyai permukaan lengkung.

Salvadori dan Levy, 1986), shell disebut kulit kerang, kulitSalvadori dan Levy, 1986), shell disebut kulit kerang, kulit

kerang tipis merupakan suatu membrane melengkung yang

cukup tipis untuk mengerahkan tegangan-tegangan lentur

bekerja padanya.

melengkung

daripada

kulit

SHELL

kulit

yang

yang Cangkang

adalah bentuk

struktural berdimensi

tiga yang kaku

tipis serta yang

mempunyai

permukaan lengkung

Kata cangkang

cangkang telur,

dansebagainya

tapi kaku dan kokoh

ditirumanusia dari

struktur

Struktur Membrane atau Shell merupakan strukturdengan bentuk permukaan melengkung. Dan

mampu mendistribusikan beban dalam lebih dari

dua arah untuk mendukungnya, tanpa tekuk

(bending) atau putar (twisting).

struktur

BASIC SHELL

cangkang bersumber dari alam, yaitu

telur, kepiting, keong

dansebagainya. Bentuk melengkung, tipis

kokoh. Sifat-sifat inilah yang

dari alam dalam pembuatan

Shell merupakan bentuk struktural tiga dimensi yang

kaku dan tipis dan mempunyai permukaan lengkung

Dengan kelengkungan : 1 arah, 2 arah atau 3 arah.

Linear Layered Structural Shell

PERMUKAAN CANGKANG

Beban beban yang bekerja pada permukaan cangkang

diteruskan ke tanah dengan menimbulkan tegangan geser,

tarik, dan tekan pada arah dalam bidang permukaan tersebut

Struktur cangkang tipis khususnya cocok digunakan untuk

memikul beban terbagi merata pada atap gedung. Struktur ini

PERMUKAAN CANGKANG

Sign convention for cylindrical

shell differential element.

tersebut.

ini

Dimana:

z = jarak dari titik tengah permukaan

t = ketebalan shell

Mx = momen puntir arah

RIBBED SHELL

Ribbed Shells, untuk konstruksi

bentang panjang, cangkang tipis

pada interval tertentu

menggunakan balok rib.

permukaan

axis dari gaya normal (Nx)

RIBBED SHELL

COMPOSITED SHELL

CrossIsoparametric triangular finite elements with

COMPOSITED SHELL

Kinematics of the first-order

shear deformation theory

Cross-section of laminated

curved shell finite elements and homogenization

HOMOGENITAS COMPOSITE

REINFORCED SHELL

Typical double curvature

shell structures

prinsip dasar

beban P pada

bidang lengkung

shell structures

SLIDING FAILURE

homogenization theory to the rigid-plastic

curved shell finite elements and homogenization

HOMOGENITAS COMPOSITE

REINFORCED SHELL

homogenization theory to the rigid-plastic

case (Suquet, 1983) : untuk mengatasi

keretakan pada permukaan shell.

dasar bekerjanya

pada permukaan

lengkung

HISTORY : BASIC REINFORCED HISTORY : BASIC REINFORCED HISTORY : BASIC REINFORCED HISTORY : BASIC REINFORCED

A rib (or ribbed) vault

ribs yang ribs yang

Unit kubah

menyebar

Seperti gothic

atau ribbed vaulting

Pointed Arch:

Ribbed Vault dan Flying buttress

types of vault: barrel

vault (a cradle vault,

tunnel vault, or wagon

vault), groin vault, rib (or

ribbed) vault, dan fan

vault (Merriam-Webster

Ribbed Vault dan Flying buttress

HISTORY : BASIC REINFORCED HISTORY : BASIC REINFORCED HISTORY : BASIC REINFORCED HISTORY : BASIC REINFORCED

RIBBED SHELLRIBBED SHELLRIBBED SHELLRIBBED SHELL

A rib (or ribbed) vault ditopang oleh serangkaian arched diagonal

ribs yang membagi permukaan vaults dalam unit-unit panel. ribs yang membagi permukaan vaults dalam unit-unit panel.

kubah vault tersusun atas potongan-potongan ribs yang

menyebar keluar seperti kipas (Bony 1983; Fitchen 1961)

gothic architecture yang terdiri atas arches dan ogival

ribbed vaulting (Bony 1983)

OBYEK KASUS KAJIAN

OPERA SYDNEY HOUSE

DI NEW SOUTH WALES, AUSTRALIADI NEW SOUTH WALES, AUSTRALIA

OBYEK KASUS KAJIAN

OPERA SYDNEY HOUSE

DI NEW SOUTH WALES, AUSTRALIADI NEW SOUTH WALES, AUSTRALIA

LAY-OUT PLAN

Massa bangunan terdiri :

Massa Concert Hall (shells sayap barat),

Massa Joan Sutherland Theatre (shells sayap

timur), dan

Massa Venue yang lebih kecil (the drama theatre,

the play house, dan studio)

SITE PLAN

(the drama theatre,

Fungsi bangunan sebagai tempat

pertunjukkan seni (opera), balet dan

teater

TATA LETAK ATAPTATA LETAK ATAP

Sistim

struktur

suatu

dengandengan

Surface, Elliptical Surface, Parabolic Surface

SHELLSistim struktur atap pada bangunan Opera Sydney House merupakan

struktur shell jenis rotacional surface bidang yang diperoleh bilamana

garis lengkung yang datar diputar terhadap suatu sumbu

dengan permukaan ratisional dapat dibagi tiga yaitu, Spherical dengan permukaan ratisional dapat dibagi tiga yaitu, Spherical

Surface, Elliptical Surface, Parabolic Surface

LETAK STRUKTUR KOLOMLETAK STRUKTUR KOLOM

Second Floor

FLOOR

Ground (First) Floor

Concert Hall dan Theatre:

merupakan ruang dengan

kebutuhan luas yang cukup besar

dengan kapasitas besar sehingga

tuntutan struktur bentang lebar

TAMPAK BANGUNAN

North elevation of the Theatre (left) and

Concert (right) Halls.

Elevation Utara adalah gedung Concert Hall

dan gedung Theatre .

TAMPAK BANGUNAN

Elevation Barat adalah gedung Concert Hall.

Bagian yang diarsir hitam adalah dinding glass

walls.

dan gedung Theatre .

Bagian yang diarsir hitam adalah glass

walls

Restaurant, Concert Hall and Theatre Hall

dilihat dari utara

Theatre Hall

Sistim struktur bangunan (atap)

menggunakan struktur cangkang (shell)

pracetak, dengan rib beton precast

SHELL

pracetak, dengan rib beton precast

mengikuti arah kelengkungan bola.

Kulit cangkang terbuat dari plat beton

precast, reinforced-concrete shell, dengan

rib berbentuk parabolic. Sedangkan dinding

(louvre wall) menempel pada cangkang. (louvre wall) menempel pada cangkang.

BENTANG LEBAR

Concert Hall : ruang dengan

kebutuhan luas yang cukup besar

dengan kapasitas besar sehingga

tuntutan struktur bentang lebar

Theatre:

luas yang

kapasitas

strukturstruktur

BENTANG LEBAR

SHELL

Theatre: ruang dengan kebutuhan

yang cukup besar dengan

kapasitas besar sehingga tuntutan

struktur bentang lebarstruktur bentang lebar

Theatre Hall

Potongan Longitudinal melewati ruang Theatre Hall

Concert Hall

Gaya Meredional :

Gaya meredional pada atap

Sydney opera house berasal

dari berat itu sendiri yang

kemudian gaya itu disalurkan

melalui tulangan baja kekolom

Concert Hall

melalui tulangan baja kekolom

penyangga atap.

Gaya meredional yang bekerja

pada atap diatasi dengan

mempertebal permukaan

membentuk permukaannya

menyerupai sirip-sirip dengan

tujuan agar permukaan lebih

kaku

Gaya Rotasional, Gaya Rotasional,

Gaya rotasional bekerja kearah vertical

mengikuti lengkung atap kemudian

beban disalurkan ketanah melaui tiga

kolom yang ada. Beban tekan dan tarik

disalurkan melalui tulangan atap.

MATERIAL STRUKTUR ATAP

pada Sydney

opera house

dari proses

rotasional kearah

dengan

dua arah

dan

horizontal) / double

curved shell dengan

permukaan lengkung

MATERIAL STRUKTUR ATAP

Atap terbuat dari 2194 bagian

beton precast yang masing

masing seberat 15,5 ton.

Kesemuanya disatukan dengan

kabel baja sepanjang 350 km.

Berat atap keseluruhan

mencapai 27.230 ton yang

dilapisi 1. 656. 056 keramik

Swedia. Berat bangunan

161.000 ton ditopang oleh

kostruksi baja yang ditanamkostruksi baja yang ditanam

pada kedalaman 25 m di

bawah permukaan laut.

Penyangga atap terdiri dari

kolom beton yang masing

masing 2,5 meter persegi

dengan struktur dinding

DISTRIBUSI BEBAN PADA Distribusi tekanan (pressure) pada

kulit cangkang

Ditail plat shell dan rib

reinforced

Ribbed Shell

Structures

DISTRIBUSI BEBAN PADA

KULIT SHELL

place a mirror edge on vertical

centreline, facing left. Look at right half

with right eye and reflection of left half

with left

STRUCTURAL COMPOSITE

REINFORCED FLAT

PLATE COMPOSITED

STRUCTURAL COMPOSITE

SHELL

Schematic diagram of the LW/SE method for the

composite stiffened laminated cylindrical shellcomposite stiffened laminated cylindrical shell

Schematic diagram and meshing scheme of

a structural composite shells systems

reinforced by complex stiffeners.

REINFORCED CONCRETE REINFORCED CONCRETE REINFORCED CONCRETE REINFORCED CONCRETE

FOLDED HYPERBOLICFOLDED HYPERBOLICFOLDED HYPERBOLICFOLDED HYPERBOLICmodels conceptualize the roof as a

folded plate or a hypar shell

Ribbed Shell Structures

Aesthetic refinement of the concourse beams: (a) hard-

edged original proposal; (b) final solution - a compromise

between artistic goals and cost of fabrication, providing

considerable softening of form

REINFORCED CONCRETE REINFORCED CONCRETE REINFORCED CONCRETE REINFORCED CONCRETE

FOLDED HYPERBOLICFOLDED HYPERBOLICFOLDED HYPERBOLICFOLDED HYPERBOLIC

Ribbed Shell Structures

REINFORCED CONCRETE REINFORCED CONCRETE REINFORCED CONCRETE REINFORCED CONCRETE

Elemen shear wall untuk menyatukan antara campuran beton

(concrete) dengan tulangan baja (steel ) secara langsung

RIBBED SHELL DITAIL

REINFORCED CONCRETE REINFORCED CONCRETE REINFORCED CONCRETE REINFORCED CONCRETE SHELL SHELL SHELL SHELL

PLATEPLATEPLATEPLATEReinforced-concrete, folded-plate construction :

cocok untuk sistim struktur yang membutuhkan

atap dengan kebutuhan bentang cukup oanjang

beton

atap dengan kebutuhan bentang cukup oanjang

PLATE SHELL DITAIL